Neues Verfahren zur Herstellung von Azaphenothiazinen

Abstract

 Es wird ein neues Verfahren zur Herstellung von AzaphenothiazinDerivaten beschrieben, welches durch den Einsatz von Oxidationsmitteln, verkürzte Reaktionszeiten und verringerte Reaktionstemperaturen charakterisiert ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von Azaphenothiazinen, vorzugsweise Pyrido(3,2-b)benzothiazinen und deren Salzen. Azaphenothiazin dient als wertvolle Vorstufe für pharmazeutische Wirkstoffe wie Pipazetat (INN) (Selvigon(R)), Isothipendyl (INN) (Andantol(R)) und Prothipendyl (INN) (Dominal (R)). Die Synthese der Verbindung wird in der Patentschrift DE-PS 964050 sowie J. Org.Chem. 24, S.1156-1157, 1959, ausgehend von 2- Phenylaminopyridin und elementarem Schwefel durch Cyclisierung in Schmelze unter Iodkatalyse beschrieben. Die Entstehung von 1 Mol H₂S und die im Unterschied zu Benzothiazinen (Phenothiazinen) notwendigen hohen Reaktionstemperaturen von 230°C - 250°C sowie die aufwendige Aufarbeitungsprozedur sind aus heutiger Sicht als nachteilig anzusehen. Die in der oben zitierten deutschen Patentschrift unter milderen Bedingungen eingesetzten Beschwefelungsreagenzien SCl₂ und S₂Cl₂ führen bei Nacharbeitung der Patentschrift zu unbefriedigenden Produktmengen. Neben diesem einstufigen Verfahren ausgehend von 2-Phenylaminopyridin sind mit der Arbeit von H.L.Yale und E.Sowinski, J. Org. Chem., S.1651 (1958) und der französischen Anmeldung FR Nr. 1.170.119 mehrstufige Verfahren bekannt, die entweder von 2-Chlor-3-amino-pyridin oder 2-Chlor-3-nitropyridin und 2-Aminothiophenol (2- Mercaptoanilin) (sog. Smiles-Umlagerung, N.L. Smiles, J. Org. Chem. 15, 1125 (1950) und R. R. Gystra (Ed.): Phenothiazines and 1,4-Benzothiazines-Chemical and Biomedical Aspects, Elsevier, Amsterdam 1988, (USP 2943086) oder 2-Chlor-3-mercaptopyridin und 2-Chlor-nitrobenzol ausgehen.Beide Verfahren konnten aus ökonomischen Gründen nicht in den technischen Maßstab überführt werden.

[0002] In all den genannten Verfahren wird die Zielverbindung als Base im Vakuum destillativ und zusätzlich durch Salzbildung gereinigt.

[0003] Dieses Reinigungsverfahren belastet das Produkt thermisch und führt zu Rückständen, die mangels weiterer Verwertungsmöglichkeiten als Sondermüll entsorgt werden müssen. Reinigung über Salzbildung erfordert einen weiteren zusätzlichen Verfahrensschritt und läßt den Aufwand steigen.

[0004] Es besteht also der Bedarf nach einem Verfahren, daß die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeidet und das darüberhinaus den in der Zwischenzeit gestiegenen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit von Produktionsverfahren durch Vermeidung von Nebenprodukten und hohen Reaktionstemperaturen genügt. Darüberhinaus ist es vorteilhaft, einige Verfahrensschritte einzusparen.

[0005] Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Umsetzung von 2-Chlorpyridinen der allgemeinen Formel I


wobei gilt:
X hat die Bedeutung von Wasserstoff, Alkylgruppen mit der Kettenlänge von 1-6 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise die Methylgruppe, die Ethylgruppe, die Propylgruppe, die Isopropylgruppe, die Butylgruppe, die Isobutylgruppe und die tert.-Butylgruppe, durch ein oder mehrere Halogenatome substituierte Alkylgruppen, Halogene, wie beispielsweise Fluorid, Chlorid und Bromid, Alkoxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen, Carboxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen.

[0006] Die genannten Gruppen können einmal oder mehrfach in den 4-,5- oder 6-Positionen des 2-Chlor-pyridingrundkörpers vorkommen,
mit 2-Mercaptoanilinen der allgemeinen Formel II


wobei gilt:
Y hat die Bedeutungen von Wasserstoff, Alkylgruppen mit der Kettenlänge von 1-6 Kohlenstoffatomen, wie beispielsweise die Methylgruppe und die Ethylgruppe, die Propylgruppe, die Isopropylgruppe, die Butylgruppe, die Isobutylgruppe und die tert.-Butylgruppe, durch ein oder mehrere Halogenatome substituierte Alkylgruppen, Halogene, wie beispielsweise Fluorid, Chlorid und Bromid, Alkoxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen, Carboxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen. Die genannten Gruppen können einmal oder mehrfach in den 4,5 oder 6 Positionen des 2-Mercaptoanilingrundkörpers vorkommen,
oder mit Disulfiden der Mercaptoaniline der allgemeinen Formel III:


wobei Y die oben bei Formel II erwähnten Bedeutungen hat, in Gegenwart katalytischer oder stöchiometrischer Mengen geeigneter Oxidationsmittel, beispielsweise Persäuren, insbesondere Perameisensäure, Peressigsäure oder Perbenzoesäure, H₂O₂, Fe³⁺-Salze, V/Mo/Ag-Oxide, Peroxide, Th(OCOCF₃)₃, vorzugsweise Iod sowohl in Substanz als auch in indifferenten hochsiedenden Lösungsmitteln oder in Gegenwart von Radikalstartern wie Azabisbutyronitril, Di- tert.-Butylperoxid oder Benzolyperoxid umsetzt. Als indifferente hochsiedende Lösungsmittel kommen in Frage:
∇-Methylpyrrolidon, Sulfolan, Diphenylether, Diphenyl, Diphyl. Die Temperatur liegt bei 170°C - 210°C, vorzugsweise 190°C - 200°C.
Die Isolierung 2-Mercaptophenylaminopyridin-Zwischenstufe ist möglich, aber nicht unbedingt erforderlich.


Die Verbindungen mit der allgemeinen Formel VI (Bedeutungen der Reste X und Y wie vorstehend) können isoliert werden oder werden ohne Isolierung weiter zu Verbindungen der allgemeinen Formel IV (Bedeutungen der Reste X und Y wie vorstehend) umsetzt.

[0007] Nach dem gleichen Schema sind ausgehend von 2-Chinolinderivaten die neuen 6-Aza-benzo[b]phenothiazin-Derivate, mit der Formel IVa erhältlich.


Das Verfahren zeichnet sich darüber hinaus dadurch aus, daß die entsprechenden Azaphenothiazinium-Salze durch einfaches Eintragen des Reaktionsgemisches in verdünnte wässrige Säuren, beispielsweise Mineralsäuren, vorzugsweise verdünnte Salzsäure, in sehr guter Qualität direkt auskristallisiert werden können; die Freisetzung der Azaphenothiazine aus ihren Salzen gelingt auf üblichen Wege durch Basenbehandlung. Als Basen kommen beispielsweise Alkalhydroxide in Frage, vorzugsweise werden verdünnte NaOH oder konzentrierter Ammoniak verwendet.

[0008] Weitere Vorteile des Verfahrens sind:

1. Deutlich verkürzte Reaktionszeiten

2. Auf einen Zusatz der nach Patent DBP 964050 erforderlichen Nickel- und Eisenkatalysatoren kann verzichtet werden

Diese Eisen- oder Nickelkatalysatoren stellen eine Abwasserbelastung dar, die durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden wird.

[0009] Das neue Verfahren mit den verschiedenen Varianten wird durch die nachfolgenden Beispiele belegt. Die als Zwischenstufe isolierte oder direkt in situ generierte und weiter umgesetzte Verbindung 2-(2- Mercaptophenylaminopyridin) (MAP), siehe Beispiel 2 (Formel V) und


das entsprechende Dimere (Formel VII) wurden in der Literatur bisher nicht beschrieben.


Das folgende Fließschema verdeutlicht noch einmal beispielhaft die erfindungsgemäße Reaktion.

Fließschema: Azaphenothiazin (Methode "Eintopf")

[0010] 

Abkürzungen: AP

: Azaphenothiazin

SH-PAP

: 2-(2-Mercaptophenylamino)pyridin

Beispiel 1:

Synthese von Azaphenothiazin (AP)

[0011] 0.4 mol 2-Mercaptoanilin (MW = 125,2) werden in 80 ml Diphyl (25 % Diphenyl / 75 % Diphenylether) vorgelegt und bei 90°C-125°C 0,4 mol 2-Chlorpyridin (MW = 113,6) zugetropft. Dabei erfolgt ein exothermer Übergang von Suspension zu Emulsion. Anschließend werden 0.11 Äquivalente (14,3 g =15 Gew.%, bezogen auf umgesetztes 2-Mercaptoanilin) Iod zugegeben, 3 Stunden bei 200°C gerührt, auf 100°C gekühlt, 200 ml 2 nHCl zugegeben und die Phasen getrennt.Die obere Schicht (Diphyl) wird abgetrennt und kann nach Trocknung mit Na₂SO₄ wieder eingesetzt werden. Aus der unteren, wässrigen Schicht kristallisiert nach Abkühlen Azaphenothiazin-Hydrochlorid aus. Das Produkt wird abgesaugt, in 300 ml H₂O gelöst, mit 10 g Aktivkohle gerührt. Nach Abfiltrieren der Aktivkohle wird das Filtrat mit 25 %iger NaOH basisch gestellt (pH 9-11). Die ausfallende AP-Base wird abgesaugt und bei 60°C getrocknet.
AP-Base-Ausbeute: 30,4 g (58%) Schmelzpunkt: 114°C-116°C

Elementaranalyse:
C	ber.	65.97	gef.	66.22
H	ber.	4.03	gef.	3.96
N	ber.	13.99	gef.	13.92

Beispiel 2:

Synthese von 2-(2-Mercaptophenylamino)-pyridin (MAP)

[0012] Zu einer siedenden Lösung von 375 g (3 mol) 2- Mercaptoanilin in 1,8 1 2-Propanol tropft man unter Rühren und Schutzgasatmosphäre innerhalb von 15 min 340,5 g (3 mol) 2-Chlorpyridin. Nach beendeter Zugabe rührt man 5 Stunden bei Siedetemperatur nach. Anschließend läßt man auf Raumtemperatur abkühlen, filtriert das ausgefallene gelbliche Produkt ab und wäscht zweimal mit je 50 ml 2-Propanol nach. Nach dem Trocknen im Vakuum erhält man 592 g (86 % d. Th.)2-(2-Mercaptophenylamino)-pyridin als farblose bis gelbliche Kristalle.
Schmelzintervall 152°C- 162°C.

Elementaranalyse:
Ber.:	C:	55,34	H:	4,64	N:	11,73
Gef.:	C:	55,60	H:	4,69	N:	11,72

Beispiel 3:

Synthese von Azaphenothiazin (Pyrido-[3,2-b][1,4]-benzothiazin = AP)

Variante A

[0013] Eine Suspension aus 50 g 2-(2-Mercaptophenylamino)-pyridin, 8 g Iod und 200 ml Sulfolan wird unter Rühren 3 h auf 200°C erhitzt. Anschließend wird das Sulfolan im Vakuum abdestilliert. Der Rückstand wird mit 150 ml n-Butanol versetzt und nach Zusatz von 100 ml 10 %iger Natronlauge 1 Stunde bei 80°C gerührt. Nach Abkühlen wird die alkoholische Phase abgetrennt und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird in 100 ml 2 N Salzsäure aufgenommen und nach Zugabe von 5 g Aktivkohle 1 Stunde bei 90°C-95°C intensiv gerührt. Anschließend filtriert man von unlöslichen Bestandteilen ab und läßt unter Rühren bei 0°C-5°C das Thiopyram-Hydrochlorid kristallisieren. Die orangegelben Kristalle werden abfiltriert und zweimal mit je 20 ml Wasser nachgewaschen. Das Produkt wird daraufhin mit 50 ml Wasser versetzt. Zu der resultierenden Mischung tropft man bei 80°C-85°C 15 ml konzentriertes Ammoniak zu. Nach beendetem Zutropfen läßt man auf Raumtemperatur abkühlen und rührt 30 min nach. Die ausgefallene Thiopyram-Base wird abgesaugt, zweimal mit je 10 ml Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 17,7 g (42% d. Th.) Thiopyram (= AP).
Schmelzpunkt: 115°C-116°C

Elementaranalyse:
ber.:	C:	65,97	H:	4,03	N:	13,99
gef.:	C:	65,43	H:	4.03	N:	13,96

Variante B

[0014] Eine Suspension aus 50 g 2-(2-Mercaptophenylamino)pyridin, 7,5 g Iod und 100 ml Diphyl wird unter Rühren 2,5 Stunden auf 200°C-205°C erhitzt. Nach Abkühlen auf 80°C wird das Reaktionsgemisch mit 100 ml 2 N Salzsäure versetzt und 15 min bei 80°C-85°C gerührt. Anschließend werden die Phasen getrennt. Aus der wässrigen Schicht kristallisiert nach Abkühlen Thiopyramhydrochlorid aus. Die orange-gelben Kristalle werden abfiltriert und zweimal mit je 20 ml Wasser nachgewaschen. Das Produkt wird daraufhin mit 150 ml Wasser versetzt. Zu der resultierenden Mischung tropft man bei 80°C-85°C 15 ml konzentriertes Ammoniak. Nach beendetem Zutropfen läßt man auf Raumtemperatur abkühlen und rührt 30 min nach. Die ausgefallene Thiopyram-Base wird abgesaugt, zweimal mit je 10 ml Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 18,9 g AP-Base (45,1 % d. Th.)
Schmelzpunkt 114°C - 116°C

Elementaranalyse:
Ber.:	C:	65,97	H:	4,03	N:	13,99
Gef.:	C:	65,27	H:	4,02	N:	13,93

Variante C

[0015] Eine Mischung aus 50 g 2-(2-Mercaptophenylamino)-pyridin und 7,5 g Iod werden unter Rühren 2 Stunden auf 200°C - 205°C erhitzt. Nachdem Abkühlen wird die Schmelze mit 30 ml 10 %ige Salzsäure und 5 g Aktivkohle versetzt und 1 Stunde bei ca. 70°C gerührt. Anschließend filtriert man von unlöslichen Bestandteile ab und läßt unter Rühren bei 0°C-5°C das Thiopyramhydrochlorid kristallisieren. Die orangegelben Kristalle werden abfiltriert und zweimal mit je 10 ml Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 14,5 g (34,7 % d. Th.) AP.
Schmelzpunkt 106°C-110°C

Elementaranalyse:
ber.:	C:	65,97	H:	4,03	N:	13,99
gef.:	C:	66,06	H:	4,13	N:	14,24

Variante D

[0016] Zu einer siedenden Lösung von 31,3 g 2-Mercaptoanilin in 150 ml 2-Propanol tropft man unter Rühren und Schutzgasatmosphäre innerhalb von 15 min 28,4 g 2-Chlorpyridin zu. Nach beendeter Zugabe rührt man 7 h bei Siedetemperatur nach. Anschließend wird das Isopropanol abdestilliert. Zu dem Rückstand werden 9 g Iod dazugegeben und unter Rühren
1,5 Stunden bei 200°C-205°C erhitzt. Die Schmelze wird mit 150 ml n-Butanol versetzt und nach Zusatz von 100 ml 10%iger Natronlauge 1 Stunde bei 80°C gerührt. Nach Abkühlen wird die alkoholische Phase abgetrennt und im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird in 100 ml 2 N Salzsäure aufgenommen und nach Zugabe von 5 g Aktivkohle 1 Stunde bei 90°C-95°C intensiv gerührt. Anschließend filtriert man von unlöslichen Bestandteilen ab und läßt unter Rühren bei 0°C-5°C das Thiopyramhydrochlorid kristallisieren.Die orangegelben Kristalle werden abfiltriert und zweimal mit je 20 ml Wasser nachgewaschen. Das Produkt wird daraufhin mit 150 ml Wasser versetzt. Zu der resultierenden Mischung tropft man bei 80°C-85°C 15 ml konzentriertes Ammoniak zu. Nach beendetem Zutropfen läßt man auf Raumtemperatur abkühlen und rührt 30 min nach. Die ausgefallene Thiopyram-Base wird abgesaugt, zweimal mit je 10 ml Wasser gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhält 8,9 g (38 % d. Th.) Thiopyram.
Schmelzpunkt: 115°C - 116°C

Elementaranalyse:
ber.:	C:	65,97	H:	4,03	N:	13,99
gef.:	C:	65,89	H:	4,04	N:	14,09

[0017] Die Verbindungen gemäß Beispiel 4 - 6 wurden nach der Vorschrift in Beispiel 1 unter Verwendung der geeigneten Vorstufen erhalten.

Beispiel 4:

1-Aza-8-trifluormethyl-phenothiazin-hydrochlorid

[0018] Molekulargewicht: 304,63
Schmelzpunkt: 234°C

Elementaranalyse:
Ber.:	C:	47,30,	H:	2,65,	N:	9,19
gef.:	C	47,05,	H:	2,48;	N:	8,79

Beispiel 5:

1 Aza-2-methyl-phenothiazin

[0019] Molekulargewicht 305,13
Schmelzpunkt: 186°C

Elementaranalyse:
ber.:	C:	47,23,	H:	4,62,	N:	9,18
gef.:	C	47,28,	H:	3,62,	N:	9,21

Beispiel 6:

1-Aza-3-carboxy-phenothiazin (D 22571)

[0020] Molekulargewicht 244,18
Schmelzpunkt: >300°C

Elementaranalyse:
ber.:	C:	59,00,	H:	3,30,	N:	11,47
gef.:	C:	57,85,	H:	3,23,	N:	11,07

Beispiel 7

6-Aza-benzo[b]phenothiazin (D 22646)

[0021] Ausgehend von 2-Chlorchinolin entsprechend Vorschrift Beispiel 1.
Da eine wässrige Aufarbeitung mit verdünnter HCl nicht möglich ist, wird vom Lösungsmittel Diphenyl dekantiert und der feste Rückstand aus Ethanol umkristallisiert.
Molekulargewicht: 286,78
Ausbeute: 48 %
Schmelzpunkt: 240 - 245°C

Elementaranlalyse
ber:	C :	62.82	H:	3.87	N:	9.77
gef:	C :	62.75		3.88		9.70

Beispiel 8

6-Aza-5-(2-dimethylaminopropyl)benzo[b]thiazin-hydrochlorid

[0022] 0,02 mol (5 g) 6-Aza-benzo[b]phenothiazin (Beispiel 7) werden in 30 ml Toluol mit 4 g Kaliumhydroxid und 1 ml TDA-1 erhitzt und anschließend 0,02 mol (3,2 g) Dimethylaminopropylchlorid HCl zugegeben. Nach 2 Stunden Rückfluß wird eingedampft und das erhaltene orange-gefärbte Öl aus isopropanolischer Salzsäure kristallisiert.
Ausbeute: 3 g (39 %)
Schmelzpunkt: 185°C

Elementaranalyse:
ber:	C:	56.34	H:	5.91	N:	9.85
gef:		56.60		5.86		9.84

Beispiel 9

analog Beispiele 8 unter Verwendung von Trichlorethylchloroformat.

[0023] Schmelzpunkt: 185°C

Elementaranalyse:
ber:	C:	50.78	H:	2.60	N:	6,58
gef:		50.54		2.53		6.44

Beispiel 10

analog Beispiel 8 unter Verwendung von N-Chlormethyl-N[2-methoxyphenyl]piperazin

[0024] Schmelzpunkt: 234°C

Elementaranalyse
ber:	C:	66.58	H:	5.79	N:	11.09
gef:		-		5,73		10.91

Beispiel 11

[0025] 

Beispiel 12

[0026] 

Beispiel 13

[0027] 

Beispiel 14

[0028] 


Die Verbindungen gemäß Beispiel 11 - 14 wurden analog der Vorschrift vom Beispiel 8 erhalten. Der Rest R sitzt am Phenothiazin-Stickstoff.

Ansprüche

1. (2-Mercaptophenylamino)pyridin

2. Verfahren zur Herstellung von 2-(2-Mercaptophenylamino)pyridin,dadurch gekennzeichnet, daß man eine Verbindung der allgemeinen Formel I, wobei X die Bedeutung von Wasserstoff hat, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel II, wobei Y die Bedeutung von Wasserstoff hat, zur Verbindung gemäß Anspruch 1 umsetzt.

3. Verfahren zur Herstellung von Azaphenothiazinen der allgemeinen Formel IV, dadurch gekennzeichnet, daß man Verbindungen der allgemeinen Formel I mit Verbindungen der allgemeinen Formel II in Gegenwart von Oxidationsmitteln in inerten Lösungsmitteln umsetzt

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Oxidationsmittel Iod, Eisen(III)-Salze, MnO₂, Peroxide, Persäuren, H₂O₂, V/Mo/Ag-Oxide oder Radikalstarter benutzt.

5. Dimeres von 2-(2-Mercaptophenylamino)pyridin

6. 6-Aza-benzo[b]-phenothiazin.

7. 6-Aza-5-(2-dimethylaminopropyl)benzo[b]-phenothiazin = Benzoisothipendyl

8. 6-Aza-5-(3-dimethylaminopropyl)benzo[b]-phenothiazin = Benzo-Protipendyl

9. 6-Aza-5-[(2-Diperidinoethoxy-)ethyl-1]-benzo[b]-phenothiazin = Benzo-Pipazetat.